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工廠化循環水養殖的發展現狀與趨勢

出處:《科學養魚》 作者: 水產養殖網 2019-04-30 10:30:00

1.工廠化循環水養殖的定義 工廠化循環水養殖又被稱為:陸基工廠化養殖、工廠化養殖、工業化養魚等。一般是指集中了相當多的設施、設備,擁有多種技術手段,使水產品處于一個相對被控制的生活環境中,處在較高強度的生產狀態下,具有生產效率高、占地面積少的特點。而國外一般稱為循環水養殖(Recirculating Aquaculture),其主要特征是水體的循環利用,它不同于普通的工廠化養殖,其綜合運用機械、電子、化學、自動化信息技術等先進技術和工業化手段,控制養殖生物的生活環境,進行科學管理,從而擺脫土地和水等自然資源條件限制,是一種高密度、高單產、高投入、高效益的養殖方式。

2.工廠化循環水養殖的特點 工廠化循環水養殖的實質是養殖生產的工業化,生產過程可控,可以跨季節養殖,產品像工業品一樣可以有計劃地均衡上市。其特點:一是用水量少,可利用較低質水源,對水資源要求較低;二是占地少,對土地資源的要求低;三是養殖密度高,單位耗水產量大;四是易于控制生長環境,魚類(以及其他養殖種類)生長速度快,生長周期短;五是飼料利用率高;六是水循環使用,利用系數高;七是排放的廢水廢物少,能集中處理,對環境無壓力或很小;八是不受外界氣候的影響,可實現常年生產。

國內發展現狀

20世紀70年代,當時國外工廠化循環水養殖的信息已經流入國內,并且有北京水產研究所、上海水產研究所和中國水產科學研究院漁業機械儀器研究所等先行者開始跟蹤研究,但國內并沒有真正意義上的工廠化循環水養殖。

20世紀80年代,國外的工廠化循環水養殖設施和技術開始進入中國,當時各地花巨資共引進了西德和丹麥約30余套循環水養殖設施,但由于高昂的投入和運行成本,上述設施很快便被束之高閣。1988年,中國水產科學研究院漁業機械儀器研究所在吸收消化國外技術的基礎上,設計了國內第一個生產性的工廠化循環水養殖車間。隨著養殖業和物流的迅速發展,北方冬季的吃魚問題得到很大改善。隨著北方魚價的大幅下跌,工廠化循環水養殖的經濟性受到了嚴重的質疑,加上技術上的不成熟,工廠化循環水養殖的發展進入了低谷。

20世紀90年代,在淡水養殖方面,隨著經濟的快速發展,全國各地興建了很多水產養殖示范區,建立了一批淡水魚類工廠化循環水養殖系統,但是其經濟性矛盾依然突出。而工廠化循環水苗種繁殖生產系統具有水環境可控、苗種質量高等優點,適應了苗種生產的反季節性、水質條件要求高的特點,并且苗種的單位產值高,使之得到了一定程度的應用。以大菱鲆工廠化流水養殖為代表的海水工廠化養殖的大力推廣,隨之而來的是優質水資源大量耗用,尤其是地下水資源,造成地下水位下降、地陷等諸多問題。“九五”以來,國家有關科研計劃大力支持海水工廠化循環水養殖的研究,并取得了重要的階段性成果。

工廠化循環水養殖系統的典型工藝技術及裝備

1.系統工藝流程 工廠化循環水養殖系統的典型工藝和裝備是以物理過濾結合生物過濾為主體,對養殖水體進行深度凈化,并集成了水質自動監控系統,實時監測并調控養殖水體質量并可追溯。該系統具有工藝技術完善、水處理效果好、水質狀況穩定、生產操作舒適、設備維護簡便、運行成本低、系統投資省等優點。

這是一套簡潔有效的工藝技術路線:魚池出水自流進入微濾機池,去除殘餌和魚糞等顆粒直徑大于60微米的固體懸浮物質,經水泵提升進入生物濾器,一方面截流微小的顆粒懸浮物,另一方面對水體中的氨氮進行降解,凈化后的水自流回魚池。并聯旁路是在
水體需要殺菌、調溫或水體有混濁趨勢的情況下啟
動,對水體進行殺菌和調溫。

2.關鍵技術與設備

(1)高精度轉鼓式微濾機:微濾機是循環水養殖中常用的物理過濾設備,用以去除水中的固體懸浮物,以降低生物過濾的負荷,提高系統水處理能力。經研究表明,微濾機的過濾精度為200~250目(過濾網目)時,具有最佳的處理能力和經濟性,因為在此精度范圍內既保證了固體懸浮物的去除率,又具有較低的運行能耗(每處理100米3水體的能耗約為0.4度電左右)。同時,還設計有定時和水位控制相結合的自動反沖洗裝置,確保微濾機長期穩定運行。

(2)高效生物過濾裝置:生物過濾是水處理的關鍵技術環節,是通過硝化細菌、亞硝化細菌的硝化反應將水中的氨氮和亞硝酸鹽轉化為硝酸鹽,消除了對魚類的毒害作用,保證養殖生產的進行。生物過濾器的主要指標就是氨氮負荷率,目前國內的生物濾器在該項指標上差異很大,且多為實驗室數據。采用了高比表面積(1000米2/米3)的EPS發泡塑料粒子作為生物膜載體,通過實際生產得到的數據證明,氨氮去除負荷可達每天150克/米3以上,并設計采用獨特的氣水脈沖聯合反沖洗工藝,使截流的固體懸浮物和老化生物膜可以及時去除,保證了生物濾器長期運行的穩定性。

(3)養殖水質自動監控系統:國內外先進的工廠化循環水養殖系統均采用養殖水質自動監控系統來進行系統的自動運行控制,最大程度地確保了系統運行平穩,并大大降低了勞動力成本。監控系統的原理是采用多參數水質在線自動檢測系統對系統循環水水體進行實時監測,水質參數通過計算機保存處理后一方面進行直觀的曲線和圖表顯示,以供分析研究和養殖管理,另一方面與設定參數進行比較判斷后輸出指令信號給電氣自動控制系統,對相關水處理設備進行調節控制,從而保證了系統內水質良好穩定。

工廠化循環水養殖的發展趨勢

1.工廠化循環水養殖的工程經濟性分析 運用工程學和經濟學的方法,通過經濟性分析,以尋找最佳的生產負荷和養殖規模,建立系統的數學模型。

2.建立經濟型工廠化循環水養殖模式 根據我國工廠化養殖的發展狀況、水產品的需求、水產品養殖的發展趨勢和政策的現實情況,將循環水養殖水處理技術與工程化生態凈化技術相結合,建立經濟型工廠化循環水養殖模式,實現養殖過程的節水、零排放。

3.突破海水工廠化循環水養殖的技術難點 集成國內外先進水處理技術,創新海水養殖水處理新模式、新技術,開發“經濟(造價低)、實用(滿足生產功能要求)、好用(生產管理方便)”,能夠滿足不同用戶、不同養殖對象生產需求的設施設備。

4.研究工廠化循環水養殖的關鍵生產技術 高密度養殖條件下,密度脅迫作用會引起動物機體產生一系列生理變化,研究養殖對象在高密度環境下的適應機制,掌握養殖和育苗生產中的適當放養密度。

5.提高工廠化循環水養殖的自動化水平 目前養殖生產管理過程缺乏生產預警機制與控制策略,研究集成最新的自控技術,提高生產的自動化水平,實現養殖精準生產的數據信息采集處理、診斷決策、過程設計和控制。

作者:吳 凡 劉 晃,宿 墨


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